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在Java里集合的size方法是如何工作的_Java集合长度解析

P粉602998670

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发布时间:2026-02-02 10:54:48

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来源于php中文网

原创

ArrayList 的 size() 方法时间复杂度为 O(1),直接返回内部 size 字段值,该字段在增删操作中同步更新,与底层数组容量 elementData.length 无关。

在java里集合的size方法是如何工作的_java集合长度解析

size() 方法在 ArrayList 中怎么算长度

ArrayList 的 size() 是 O(1) 时间复杂度,它不遍历元素,而是直接返回内部字段 size 的值。这个字段在每次 add()remove()clear() 等操作后都会被同步更新。

常见误解是认为 size() 会调用 elementData.length ——其实不是:elementData.length 是底层数组容量(capacity),而 size 是当前实际元素个数(size)。二者经常不等。

public class ArrayList {
    transient Object[] elementData;
    private int size; // ← size() 就是直接 return 这个

    public int size() {
        return size;
    }
}
  • 扩容不会改变 size,只影响 elementData.length
  • 调用 trimToSize() 后,elementData.length 会收缩到等于 size,但 size() 值不变
  • 如果手动反射修改了 size 字段(不推荐),size() 返回值会立即变化,但集合状态将不一致

LinkedList 的 size() 为什么也是 O(1)

Java 8+ 的 LinkedList 内部维护了 size 字段,和 ArrayList 一样,size() 直接返回该字段。早期版本(Java 6)曾用遍历计数,但早已废弃。

注意:虽然时间复杂度是 O(1),但 LinkedList 的内存开销更大(每个节点含前后指针),且缓存局部性差,所以即便 size() 很快,整体性能通常不如 ArrayList

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  • addFirst()addLast()remove() 都会原子性地更新 size
  • 并发修改(如多线程未同步)可能导致 size() 返回错误值,这不是方法问题,而是违反了集合的线程安全契约
  • 不要用 size() == 0 替代 isEmpty() ——虽结果等价,但 isEmpty() 语义更清晰,且部分集合(如某些懒加载实现)可能对 isEmpty() 做特殊优化

HashMap 和 HashSet 的 size() 返回的是键值对数量还是桶数量

HashMap.size() 返回的是当前已存放的键值对数量(即 size 字段),不是数组长度(table.length),也不是链表/红黑树节点总数(比如一个桶里有 5 个冲突节点,只算作 1 个 entry)。

HashSet 底层用的是 HashMap,它的 size() 实际调用的是内部 map.size(),所以也代表唯一元素个数。

  • size() 不包含被标记为“已删除”但尚未 rehash 的旧节点(Java 8+ 的 HashMap 没有这种标记机制,删除即清理)
  • 调用 resize()(扩容)时,size 字段不变,只是数据迁移到新数组
  • 如果 key 的 hashCode() 被恶意重写(始终返回相同值),会导致所有 entry 落入同一桶,size() 仍准确,但查找退化为 O(n)

哪些集合的 size() 可能不是 O(1)

标准 JDK 集合中,所有实现了 Collection 接口的类(ArrayListLinkedListHashMapTreeSet 等)的 size() 都是 O(1)。但要注意:

  • 某些第三方库或自定义集合(如流式包装器、数据库游标代理)可能重写了 size() 为惰性计算或真实扫描,例如 Guava's AbstractIterator 包装的集合可能没有预存 size
  • Stream.count() 不是 size(),它是终端操作,必须消费整个流,O(n)
  • JDBC ResultSet 没有 size() 方法;调用 last() + getRow()getFetchSize() 都不能可靠替代“集合长度”语义

真正容易出错的地方在于:把「接口类型」当成「实现行为」来假设。比如写泛型方法接受 Collection>,就默认 size() 是 O(1) ——这在 JDK 标准实现里成立,但无法保证所有 Collection 子类都如此。

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